水稻收割机的关键技术与常见故障特征分析

2022-09-11齐辉

农机使用与维修 2022年9期

0 引言

水稻是我国最重要的粮食作物之一，我国的水稻产量和栽培技术在国际处于领先地位。2021年，我国水稻种植面积为2 992.1万hm

，大面积水稻的生产过程对于机械设备的依赖性进一步增强。从2020年国家统计局数据来看，我国的水稻生产综合机械化水平为84.3%，其中机械耕作和机械栽种的能力优于机械化收获能力，但总体上看，我国的水稻机械化收获作业普及率近年来也得到了快速提升。我国水稻栽培地区广泛，种植面积大，江西、江苏、华北、东北、浙江、四川等多地的平原栽培区均适合应用水稻收割机进行收割作业，这为我国的水稻收获机械化技术研发与技术普及创造了有利条件。由于我国对水田机械化生产的技术普及与应用时间较晚，农民在使用水稻收割机时常因对技术了解不彻底或对机型使用不规范而造成作业效率降低或故障问题。因此，在掌握水稻收割机技术原理的基础上，合理使用和维修是保障机械化收割作业顺利实施的关键。

1 水稻收割机技术现状

一直以来，水田机械化生产水平落后于旱田，导致水田生产过程对于劳动力的需求量很大，尤其对于收割作业环节，其工作量高于小麦、玉米等作物。图1为2021年我国三大重要粮食作物的栽培面积与产量对比，可见水稻的单产明显高于小麦和玉米，这要求水稻机械化收割作业的能力也要相应高于玉米和小麦。

前期阶段对于建设项目具有重要的影响，其包含项目招投标、项目设计与规划等工作，每一环节都离不开企业的管理，加强节奏时点的管理，利于各项管理工作的科学有序进行。根据项目建议书，项目的管理内容繁多，如项目方案设计、可行性研究报告的编制，企业需将报告与方案交由政府相关部门进行审核等。将工程勘测工作以及设计工作以招标的方式对外发包，并将所编制和收到的招投文件、合同报给政府相关部门进行备案[1]。对设计图纸以及相关文件的调整完善工作，与建设单位、设计单位对设计方案进行优化修改和审批，针对土地征用、使用、消防及环保等工作要进行报批，对项目资金制定使用计划，这一切都需要确定时间节点。

我国对于水稻收割机的研究起始于20世纪50—60年代，但技术应用的过程遇到了较多的阻碍与困难，早期的机型主要通过小麦收割机改制，对于水稻的收获适应性不足，导致到20世纪90年代之前，水稻收获仍以人工收割为主。随着我国农机技术的进一步提升，农机企业也将研究重点转向技术含量更高的水稻联合收割机，对相关技术的研发与市场应用投入了大量的资金和人力。在国家对农机扶持政策的持续升级下，农机企业对于水稻收割机的科研能力和制造能力得到了显著提升。到21世纪初期，我国水稻收割机的市场已初步形成，很多水稻收割专用机型相继投入市场，如海马、常柴、珠江等品牌的先进自主机型占剧了国内水稻收割机的部分市场。2004年以后，随着国家农机购机补贴政策的实施，水稻收割机产品的保有量得到快速提升。

由于我国水稻种植地域性特点较为明显，不同地区受到地型地势、气候条件、生产习惯等影响，水稻收割机的普及程度也各不相同，如东北地区、华北平原地区、湖南湖北等地的水稻收割机普及率逐渐提高，而四川重庆等水稻产地受到地理环境和经济因素的影响，普及率仍然不高。目前，我国自主研发的水稻收割机产品所占的国内市场份额逐渐增大，但仍被欧洲、美国、日本等国家生产的设备占剧着大量市场，国内相关产品在技术、可靠性、收获评价参数等方面仍与国际先进机型存在一定差距。

马克思主义的奠基人Carl Marx一般译为卡尔·马克思，但其他以Mark为姓的人士则多译为马克斯或马尔克斯。英国语言学家Halliday(M.A.K.Halliday,1925-2018)一般译为韩礼德，但其他与之同姓的人则多译为哈利迪。此种原因可以称之为避贤，但其实和第2）、第3）条类似，多数时候都是为了增强辨识度。因为一般提到马克思或者韩礼德，大家都想到的是最著名的那一位，从而避免与其他同姓的人产生混淆。

2 水稻收割机的技术特征

2.1 技术分类

水稻收割机根据不同的分类方式可分为多种类型，不同种类的水稻收割机在适用范围和技术特征方面存在一定差异。

及时落实农业科技人才政策性补贴的落实和监督工作，提高他们的待遇，保障农业科技人员的切身利益，尤其是基层，要确保人才留得住、工作安心干。加大农业科技人员的技能培训力度，提高科技服务水平和能力，确保青稞生产中技术有支持、人才有配备。同时配备必要的交通工具，完善试验、示范基础设施，为青稞生产提供良好的条件。

1)按动力配置可分为背负式机型和自走式机型两类。背负式机型是将水稻收割机的功能部件与拖拉机进行配套安装，利用拖拉机的发动机提供运转动力，并利用拖拉机的底盘进行行驶和转向等操作，完成水稻收获的过程，背负式机型根据不同的地区使用可与四轮拖拉机、履带式拖拉机、手扶拖拉机进行配套；自走式水稻收割机具有专门配套的发动机和行驶底盘，整机结构和功能更加完整，更适合大面积农田的高效率收获，在技术先进性和可靠性方面与背负式机型相比具有明显优势。

3)输送器。输送器是割台与脱粒装置的链接结构，承担着水稻植株被割断后的输送任务，输送器采用链条式结构，输送链条具有夹持能力，分别在输送器左右链条上安装有夹持机构，能够有效保证被割断的植株强制进入输送器，并被夹持输送至脱粒滚筒。

对于使用过程中进行焊补、有表面裂纹觉得有必要进行埋藏性缺陷检测的部位，以及使用中出现焊接接头泄露的部位，需要采用超声、衍射时差法或射线等探伤方式进行埋藏性缺陷检测。

3)按照技术先进性可以分为单一功能收割机型和复合型收割设备。功能单一的收割机仅能完成水稻的割断及收集等简单功能，对于水稻的脱粒、清选等工作需在收获后在专用场地利用固定设备才能完成；复合型收割机将传统的收割、收集、脱粒、清选、集粮等工序相整合，能够在田间收获的过程中一次性完成水稻收获及处理的大量工作，有效降低了人工操作的劳动强度，节省了水稻收获时间

。

三聚磷酸钠、焦亚硫酸钠、柠檬酸、乳酸：均为食品级，购于沈阳莱博科贸有限公司；大豆、配菜、料酒、盐粉、味精、白糖、植物油：购于沈阳市荣信农贸市场；水溶性十三香粉、防腐剂、混合香精：由辽宁某食品有限公司提供。

2.2 主要结构组成

水稻收割机的典型结构与功能部件如图2所示。主要包括了安装于割台和驾驶室前方的耙禾器、分禾器，以及割台和驾驶室后方的脱粒清选装置，并配套有专用的行驶底盘和动力系统。

4)行驶底盘。行驶底盘是保证水稻收割机在田间自由行驶的重要机构。由于水田收获土壤状态有别于旱田，因此，水稻收割机的底盘多采用橡胶履带代替传统的轮胎，以提高田间行驶效率，降低陷车、打滑等风险。此外底盘系统还集成有液压调整装置，其能够通过控制液压阀调整液压油缸的工作压力，实现对收割机部件高度、角度、底盘状态等调节。

5)脱粒装置。脱粒装置是将粮食与秸秆分离的主要装置，现阶段使用的水稻收获机脱粒装置主要采用滚筒脱粒技术，常见的脱粒滚筒包括钉齿式滚筒、轴流式滚筒、纹杆式滚筒等多种形式。滚筒的脱粒原理主要是利用滚筒旋转过程中产生的冲击力实现粮食与秸秆的分离，只是在滚筒结构形式设计上存在一定差异。不同水稻品种或生产模式所适用的脱粒技术也不相同，对于稻麦两熟地区主要以钉齿式滚筒为主，能够适应湿度较大水稻的脱粒作业，而对于北方地区等收获时期水稻相对干燥的条件更适合采用轴流式滚筒或纹杆式滚筒进行作业。为进一步提高脱粒效率，部分先进的机型采用了双滚筒脱粒技术，应用两种不同结构的滚筒组合完成脱粒作业，能够进一步提高脱粒效率并降低水稻损伤率

。

2)按照喂入方式的不同可将水稻收割机分为全喂入式和半喂入式两类，全喂入式属于传统技术，具有结构简单、购置成本低等特点，但对于地形地势不良地区适应性差，易出现谷物损失量大和收获质量不佳等问题；半喂入式属于收割机的新技术，相对于全喂入式其结构更为复杂，但对于地形地势的适应性较好，收获过程粮食损失小，工作效率高。

1)耙禾器与分禾器。耙禾器是将水稻秸秆喂入割台的动力部件，其与分禾器配合，具有较强的扶正秸秆的能力，在水稻收割机行驶过程中，分禾器利用设计好的角度将收割范围内的水稻植株聚拢并初步扶正，再利用耙禾器的转动，将弹性播齿送至水稻植株的根部，通过由下至上的转动将植株扶正，以便于提高喂入率和收获率。

基于5×5邻域像素点相关性的划痕修复算法······················徐敏丁友东于冰李畅吴彪张婉莹 (5,686)

2)割台。割台的主要功能是将水稻植株割断，并对割断后的植株进行输送，以便于其向后方脱粒装置转移。主要功能部件包括割刀和输送搅笼，割刀多采用复式切割器，包括固定在割台上的定刀和往复运动的动刀，利用二者之间的间隙配合产生的剪切力将水稻秸秆割断，割断后的秸秆进入输送搅笼，在螺旋推力的作用下横向输送进入侧方的输送器。

6)分离装置。分离装置的主要功能是将脱粒后的水稻与秸秆进行分离，多采用分离筛技术，通过筛网的往复运动产生冲击和振动，使水稻颗粒通过网孔落入下方，并将体积较大的杂物秸秆等排出，先进的分离装置可采用分离筛与风机相配合，利用风机产生的气流排出质量较小的杂质，有利于进一步提高清选效率和清选质量。

3 常见故障特征

3.1 粮食损失率高

造成粮食损失的原因包括以下两点：一是稻谷破损。主要是由于分离过程中筛网筛选的效率过低，导致水稻长时间在筛网上停留，受到往复运动冲击作用导致磨损损失，或是由于割台输送搅笼堵塞，导致水稻植株在输送过程出现磨损，此时应适当调整分离筛的振动频率和振幅，增加分离效率，并及时清理堵塞的搅笼。二是稻谷损失。主要是由于分离过程风机风力过大或分离筛振幅过大导致稻谷未分离就被排出，或是由于水稻植株倒伏导致割台不能有效将水稻喂入收割机，此时应适当调整分离筛的振幅并降低风机转速，同时采用低速收获或逆倒伏方向收获，提高割台喂入率

。

3.2 排草装置堵塞

排草装置主要采用链式排草技术，当链条出现磨损或松弛时，则会造成排草效率降低，导致出现堵塞问题，此时应对磨损的排草链进行更换，并将其适当张紧。部分排草装置采用皮带排草技术，当出现堵塞时也应及时更换磨损的皮带并适当张紧。

3.3 脱粒滚筒故障

脱粒滚筒的常见故障包括以下两方面：一是脱粒滚筒堵塞。主要是由于滚筒对内部水稻茎秆的排出能力下降导致的，此时应检查导致堵塞的原因，若脱粒滚筒转速不足，多是由于传动皮带磨损或松动导致的，应将皮带适当张紧，并及时更换磨损严重的皮带。若脱粒滚筒内部脱粒齿或滤网磨损严重应对其及时进行更换。二是脱粒不净。主要是由于脱粒齿、脱粒滤网、切草齿磨损严重导致的，对于磨损严重的部件应对其及时进行更换

。

3.4 割台功能异常

1)割台将水稻植株推倒。主要是由于割刀切割能力不足或扶禾器调整不当导致的，此时应检查割刀是否存在严重磨损或破损，如有更换功能不良的割刀，调整扶禾器高度及位置，使其满足水稻种植特征。2)横向输送搅笼输送能力降低。主要是由于水稻割断后喂入状态不佳导致的，应对耙禾器与分禾器进行适当调整，使其对水稻植株的喂入能力进一步提升，此外还应检查搅笼叶片是否出现磨损，并对磨损位置进行及时修复。